Odpowiednia wilgotność powietrza w pomieszczeniach wpływa korzystnie na komfort pracy i efektywność pracowników, dobre samopoczucie podczas nauki lub wypoczynku. Pomaga także zachować naturalne funkcje ochronne błony śluzowej przegrody nosowej oraz przewodów oddechowych.

Warunki środowiska wewnętrznego są kształtowane przez takie czynniki jak: temperatura i wilgotność względna powietrza, prędkość przepływu powietrza oraz stężenie cząstek stałych, gazów.

Zarówno zbyt wilgotne, jak i zbyt suche powietrze wpływa negatywnie na zdrowie ludzi i stan budynku. Zbyt duża wilgotność stwarza ryzyko wykraplania się wilgoci na zimnych fragmentach pomieszczeń, czego konsekwencją jest rozmnażanie się kolonii grzybów pleśniowych Sprawia także, że mimo prawidłowej temperatury powietrza, osoba przebywająca w takim pomieszczeniu będzie odczuwać chłód. Może także odczuwać ból głowy, zmęczenie, zachorować na choroby górnych dróg oddechowych.

Natomiast gdy jest zbyt niska wilgotność powietrza, u ludzi pojawia się wysuszenie śluzówek ust i nosa, a także suchość skóry, powodująca większą podatność na stany zapalne i alergie, trudniej jest oddychać, a w przesuszonych drewnianych meblach lub parkiecie pojawiają się szczeliny.

W artykule, odnosząc się do obowiązującej normy krajowej dotyczącej parametrów powietrza wewnętrznego dla budynków wentylowanych i klimatyzowanych, a także norm europejskich oraz odpowiednich rozporządzeń, przedstawiono wymagania i zalecenia dotyczące kształtowania środowiska wewnętrznego ze względu na wilgotność powietrza oraz urządzenia do nawilżania powietrza stosowane w systemach klimatyzacji.

Wymagania prawne

Definicje, wymagania odnoszące się do utrzymania wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniach komfortowych oraz klasyfikacja nawilżaczy, a także zalecenia dotyczące ich konstrukcji oraz warunki ich lokalizacji w systemach klimatyzacji zamieszczone są w następujących dokumentach:

• rozporządzenie w sprawie warunków technicznych…., DzU 2002.75.690 [10],
• rozporządzenie w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach wyposażonych w monitory ekranowe, Dz.U 1998.148.973 [12],
• PN-B-03421:1978 [3],
• PN-EN ISO 13799:2008 [5],
• PN-EN 15251: 2012P [6],
• PN-EN ISO 13053+A1:2011E [4].

Zalecane wartości wilgotności względnej

Według normy PN-B-03421:1978 [3] zawierającej parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi, przyjmowane przy doborze i wymiarowaniu urządzeń wentylacji mechanicznej i klimatyzacji (bez uwzględnienia wymagań wynikających z potrzeb procesów produkcyjnych), będące zgodne z [9] normą obowiązującą, wartości wilgotności względnej wynoszą:

• dla obiektów wyposażonych w instalacje, w których zamontowane są urządzenia umożliwiające zmianę wartości wilgotności względnej (wartości optymalne):
  • – okres obliczeniowy zimowy: 40÷60% (dla wszystkich rodzajów aktywności fizycznej),
  • – okres obliczeniowy letni: 40÷55% – dla aktywności fizycznej małej, 40÷60% dla aktywności fizycznej średniej i dużej
• dla pozostałych przypadków podano wartości dopuszczalne:
  • – minimalnie 30% (zima),
  • – maksymalnie 70% (lato).

W przypadku braku możliwości nawilżania powietrza dopuszcza się dla okresu zimowego przyjmowanie dopuszczalnej wartości wilgotności względnej powietrza jako wartości wynikającej z warunków zewnętrznych i bilansu wilgotnościowego pomieszczenia [3].

Wymaganiem prawnym dotyczącym wartości wilgotności względnej w pomieszczeniach przeznaczonych do pracy przy komputerach jest zapis w rozporządzeniu [12], stanowiący, że wilgotność względna powietrza wewnętrznego powinna być wyższa od 40%.

W normie PN-EN 13779: 2008 [5] odnoszącej się do wymagań dotyczących właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji budynków niemieszkalnych (z wyłączeniem takich zastosowań, jak procesy produkcyjne) zamieszczono typowe założenia projektowe dotyczące środowiska wewnętrznego. Informacje zamieszczone w tej normie dotyczą głównie instalacji wentylacji mechanicznej nawiewnej i wywiewnej oraz mechanicznej części instalacji wentylacji hybrydowej.

Wymagania dotyczące wilgotności powietrza wewnętrznego oparto na założeniu, że w braku innych informacji, w projekcie zakłada się, że nie występują żadne inne źródła wilgoci poza wynikającymi z pobytu ludzi oraz wilgoci w powietrzu nawiewanym i infiltracyjnym.

Jako kryteria projektowe dotyczące wilgotności bezwzględnej powietrza wewnętrznego [5] podano:

• wartość minimalną w zimie (np. 6 g/kg, którą można przyjmować jako minimum zimowe odpowiadające 22°C/40%),
• wartość maksymalną w lecie (np. 12 g/kg jako maksimum letnie odpowiadające 26°C/60%).

W normie [5] zamieszczono uwagę, że nawilżanie lub osuszanie powietrza w pomieszczeniu nie są zazwyczaj wymagane, lecz jeśli już są one stosowane, to zaleca się ich ograniczenie do minimum oraz unikanie nadmiernego nawilżania i osuszania. Dodano także, że w normie EN 15251 podano dalsze informacje na temat docelowych wartości dotyczących nawilżania i osuszania.

Obie normy, PN-EN 13779 [5] oraz PN-EN 15251 [6] wspierają zasadnicze wymagania Dyrektywy UE 202/91/WE dotyczącej charakterystyki energetycznej budynków.

(...)

Klasyfikacja nawilżaczy powietrza

W normie PN-EN 13053 [4], zawierającej informacje dotyczące klasyfikacji i charakterystyki działania urządzeń, elementów składowych i sekcji w centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, .nawilżacze zostały podzielone na kategorie według rodzaju konstrukcji (tab. 3.).

Wymagania konstrukcyjne

Podczas doboru materiałów stosowanych w nawilżaczu, należy uwzględnić:

• odporność na korozję,
• higienę,
• bakteriostatyczny oraz bakteriobójczy wpływ powierzchni,
• zdolność bakterii do metabolizowania powierzchni,
• odporność na środki dezynfekujące,
• podatność na czyszczenie,
• w stosowanych przypadkach, odporność na odpowiedni proces dezynfekcji.

Zastosowane tworzywa sztuczne nie powinny stanowić pożywki do namnażana bakterii [4].

W normie [4] podano przykłady materiałów do wykonania powierzchni obudowy nawilżaczy:

• dla nawilżaczy kategorii A i C (tab. 3.) – wewnątrz stal odporna na korozję lub aluminium odporne na korozję (minimum AlMg) lub włókno szklane powlekane żywicą,
• dla nawilżaczy kategorii B, D i E (tab. 3.) – wewnątrz blacha stalowa, ocynkowana i powlekana (powlekanie lakierem proszkowym lub dwukrotne malowanie z podkładem i farbą nawierzchniową, minimum 60 μm) lub blacha stalowa ocynkowana i powlekana w taśmach.

Bardziej szczegółowe wymagania konstrukcyjne dotyczące wykonania poszczególnych kategorii nawilżaczy zamieszczono w [4].

Wymagania dotyczące wody lub pary wodnej do nawilżania

Nawilżanie wodą

Do uzdatniania powietrza można jedynie stosować wodę nawilżającą zawierającą bakterie w ilości nieszkodliwej dla zdrowia. Jeśli podejrzewa się, że zawartość bakterii w wodzie jest wyższa, należy przeprowadzić badania mikrobiologiczne wody. W normie [4] podano wymagania określające działania przy przekroczeniu podanej liczby bakterii, odnoszące się do obiektów typowych oraz obiektów specjalnych o wysokich wymaganiach higienicznych (np. szpitale, pomieszczenia czyste, przemysł farmaceutyczny) – tabela 4.

W tabeli 4, cytując normę [4], podano wartości standardowe liczby niechorobotwórczych bakterii w wodzie. W [4] zauważono jednak, że przepisy krajowe mogą zawierać inne wartości graniczne.

Nawilżanie parą wodną

(...)

Konserwacja: higiena, czyszczenie, dezynfekcja

(...)

Ochrona nawilżaczy przed zanieczyszczeniem

(...)

Ochrona instalacji przez zawilgoceniem

(...)

Rozwiązania techniczne nawilżaczy

W celu nawilżenia powietrza wentylacyjnego urządzenia nawilżające w systemach klimatyzacji doprowadzają w wyniku rozproszenia wodę lub parę wodną bezpośrednio do przepływającego powietrza. Urządzenia te mogą znajdować się w centrali klimatyzacyjnej lub w przewodzie wentylacyjnym, w odpowiedniej odległości i w odpowiednim miejscu za centralą.

Obecnie, ze względu na wymagania użytkowników lub inwestorów dotyczące zapewnienia jak najwyższej jakości i czystości powietrza nawiewanego, zamiast nawilżania wodą, często stosuje się nawilżanie parą wodną. Zaletą nawilżaczy parowych, poza dostarczeniem do powietrza czystej, pozbawionej drobnoustrojów, pary wodnej, jest ich łatwy montaż, wadą – większe koszty eksploatacyjne związane z zapotrzebowaniem na energię do wytwarzania pary wodnej. Podczas projektowania należy pamiętać o zachowaniu tzw. drogi nawilżania, a podczas eksploatacji – kontrolować, czy nie występuje zawilgocenie wewnętrznych ścian centrali lub odcinków przewodów wentylacyjnych w pobliżu miejsca montażu nawilżacza. W przypadku pojawienia się kolonii drobnoustrojów konieczne będzie oczyszczenie i dezynfekcja zainfekowanego miejsca.

Dodatkowymi zaletami nawilżania parą wodną jest przebieg procesu nawilżania praktycznie przy stałej temperaturze powietrza, uzyskanie założonego przyrostu zawartości wilgoci w pomieszczeniu i dobre właściwości regulacyjne nawilżaczy parowych.

W nawilżaczach wodnych stosowane są obecnie rozwiązania poprawiające warunki higieniczne ich pracy.

Aby ograniczyć niebezpieczeństwo wprowadzania do powietrza wentylacyjnego zanieczyszczonej wody z wanny pod nawilżaczem (np. komorą zraszania), w przypadku stosowania wody do nawilżania, proponuje się obecnie nawilżacze kontaktowe wyparne (złoża zraszane), w których przez zwilżoną matrycę (złoże zraszane z nieorganicznego materiału o dużej chłonności, co powoduje, że cała jego powierzchnia jest równomiernie nawilżona) przepływa strumień uzdatnianego powietrza. Oprócz nawilżania powietrza następuje chłodzenie powietrza (proces adiabatyczny).

W urządzeniu nie gromadzi się spływająca woda. Woda, która nie odparuje ścieka do zbiornika ze stali nierdzewnej, znajdującego się przy podstawie nawilżacza, skąd jest ponownie używana do zwilżania złoża. Do wody zasilającej może być podłączony system dozowania jonów srebra, mających właściwości bakteriobójcze. Podczas przerw w pracy nawilżacza, przepłukiwanie układu wykonywane jest co 24 godziny [13].

W urządzeniach natryskowych, takich jak rozpylacze wysokociśnieniowe, zdemineralizowana woda za pomocą dysz rozpylających zamontowanych wewnątrz centrali klimatyzacyjnej lub przewodu wentylacyjnego dostaje się do przepływającego powietrza. Powstają bardzo drobne jednorodne kropelki mgły wodnej o średnicy 7,5 μm gwałtownie odparowujące w strumieniu powietrza. Realizowany jest adiabatyczny proces nawilżania. Sprawność takiego nawilżacza może wynosić nawet 95%. Wymagana jest jednak długa sekcja nawilżania w centrali (0,8÷1,3 m), a na końcu sekcji odkraplacz pokryty specjalną, antybakteryjną powłoką.

LITERATURA:

[1] Nawilżacz wodny. Karta katalogowa. http://www.kmw.pl/cms/upload/data/sekcja_nawilzajaca.pdf
[2] PEŁECH A.: Wentylacja i klimatyzacja. Podstawy. Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław. 2011.
[3] PN-B-03421: 1978. Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.
[4] PN-EN 13053+A1:2011E. Wentylacja budynków. Centrale wentylacyjne i klimatyzacyjne. Klasyfikacja i charakterystyki działania urządzeń, elementów składowych i sekcji.
[5] PN-EN 13779:2008P, Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji.
[6] PN-EN 15251: 2012P. Parametry wejściowe środowiska wewnętrznego dotyczące projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków, obejmujące jakość powietrza wewnętrznego, środowisko cieplne, oświetlenie i akustykę.
[7] PN-EN 779: 2012E. Przeciwpyłowe filtry powietrza do wentylacji ogólnej – Określanie parametrów filtracyjnych.
[8] PN-EN ISO 7730:2006/Ap1:2014-02E. Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego.
[9] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 10 grudnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. DzU 2010.239.1597.
[10] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. DzU 2002.75.690.
[11] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. DzU 2008.201.1238.
[12] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 1 grudnia 1998 roku w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach wyposażonych w monitory ekranowe. Dz.U 1998.148.973.
[13] www.nawilżanie.com

dr inż. Anna CHARKOWSKA
Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Politechnika Warszawska

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 07/2014